DE19706564A1

DE19706564A1 - Leckwasser-Erfassungs- und Stopeinrichtung für den Haushalt

Info

Publication number: DE19706564A1
Application number: DE19706564A
Authority: DE
Inventors: Walter Schopf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 1998-08-20

Description

Der Erfindungsgegenstand dient zur Erkennung von Leckagen in Hauswasserversorgungseinrichtungen und zur Verhinderung von Wasserverlusten und Wasserschäden in und an Wohnanlagen.

Wasser, das wichtigste Lebensmittel und Lebensvoraussetzung für jegliches Leben, überdeckt zwar den größten Oberflächenanteil unseres Heimatplaneten, aber nur etwa 2,53 Volumenprozente sind Süß wasser, wovon abermals davon nur 0,13% als Trinkwasser erschließ- bzw. nutzbar sind. Durch die zunehmenden Ansprüche und Bedürfnisse an Wasser mit Trinkwasserqualität infolge der rapiden Entwicklung der Wohnkultur und der Industrie ist der Bedarf mit seinen Versorgungsproblemen immens gestiegen. Explosionsartige Entwicklungstendenzen der Mega-Cities in Asien und Afrika, sowie das allgemeine Bevölkerungswachstum in Entwicklungs- und Schwellenländern mit ihren vermeintlichen diesbezüglichen Anpassungs- und Nachholbedürfnissen lassen global einen (bekannten) zweieinhalb fachen Trinkwasserverbrauch in Zukunft erwarten. Des weiteren bewirken ökologische sich negativ auswirkende Tatbestände, insbesondere die Grundwasserabsenkung oder der Nutzungsausfall auf Grund von Düngemittel- und Pestizideverunreinigungen zunehmend Versorgungseinbußen. Technische und finanzielle Probleme, die mit der Schürfung einhergehen, setzen dem weiteren Erschließen auch gewisse Grenzen. Wassersparen ist daher ein essentielles Gebot in unserer Gesellschaft und Epoche. Alternative Versorgungsmaßnahmen, wie Regenwasserverwertung im Haushalt, können auch nur als Teillösungen angesehen werden, da nicht alle Verbrauchsfälle abgedeckt werden können. So ist z. B. aus hygienisch-medizinischen Gründen der letzte Spülgang in Geschirrspül- und Waschmaschinen mit "Trinkwasserqualität" anzustreben. Abgesehen davon, sind die technischen Voraussetzungen für eine getrennte Wasserversorgung in den Haushalten nur selten gegeben und machbar. Des weiteren kommen ungewollte Wasserverluste hinzu, die das Angebot dezimieren. So gehen in kommunalen Versorgungs netzen bereits 15 bis 30% durch Leckagen verloren. In den Haushalten treten durch "Undichtheiten" häufig ebenfalls enorme Wasserverluste auf. Bekannterweise können tropfende Wasserhähne, aber insbesondere nicht leicht erkennbare - oder auch häufig großzügig oder aus Unkenntnis ignorierte - Spühlkastenventilleckagen gehörige Verluste verursachen. Neben dem quasi ökologischen und gesell schaftlichen Schaden können solche Verluste finanziell erheblich für den Wohnungsbesitzer zu Buche schlagen. Ferner und in verstärktem Maße wirken sich Wasseraustritte durch Rohr- und Schlauch brüche und sonstigen Schäden an Armaturen und Verbrauchern aus. Neben den Wasserkosten selbst nehmen dann meist die "Wasserschäden" an der Haus- und Wohnungssubstanz sehr hohe Ausmaße an.

Bekannt sind bereits - z. B. unter dem Begriff "Wasserstop" - Einrichtungen auf dem Markte, die zwischen dem Wasserhahn und einem Verbraucher, bevorzugt einer Waschmaschine, geschraubt werden und beim Platzen eines Schlauches die Zufuhr infolge eines darin zweckentsprechend ver werteten erhöhten Differenzdruckes absperren. Solche Einrichtungen erfassen nur den einen damit versorgten Verbraucher, und reagieren nur bei einer totalen "Wassernetzöffnung" und nicht bei kleineren schadensbedingten Wasseraustritten, deren Auswirkungen dennoch immens sein können.

Darüber hinaus sind minderwertige Ausführungen solcher Produkte im (bevorzugt Warenhaus-) Handel, die eher ein zusätzliches Risiko darstellen, als Sicherheit bieten.

Moderne Haushalts-Wasch- und Spülmaschinen umfassen in die Zuleitung zu setzende Elektromagnet-Ab sperrventile, die von Sicherheitssystemen der Maschinen gesteuert werden. Solche Einrichtungen, die sicherlich sicherer sind, sichern nur das eine Gerät ab - das vorgenannte Problem für die übrige Anlage bleibt.

Bekannt in der Patentliteratur sind ferner bereits verschiedene Überwachungs- und Sicherheits einrichtungen:

1) DE 29 18 048 liegt einer Einrichtung zu Grunde, bei der mittels eines am Boden befindlichen Nässe fühlers über ein davon angesteuertes Elektromagnetventil die Wasserzufuhr eines Verbrauchers abgesperrt wird. Eine derartige Einrichtung ist wiederum nachteiligerweise nur auf einen Verbraucher und eine Schadensart beschränkt und sichert nicht die übrige Wohnung bzw. das Umfeld vor anderen Schadensursachen ab. Außerdem bergen solche offen herumliegende Sensoren gewisse Beschädigungs- und somit Ausfallmöglichkeiten, ferner ist auch nicht immer eine zweckmäßige Positionierung sicher gestellt.
2) DE 30 04 520 beinhaltet eine der vorstehenden Anmeldung sehr ähnliche Lösung, mit relativ vielen Ausführungsvarianten von Nässesensoren. Auch hierfür gelten weitgehend die vorstehend angeführten Unzulänglichkeiten.
3) GM 78 04 175 beinhaltet eine bereits für das gesamte Wohnungsversorgungsnetz einsetzbare Was serstopeinrichtung, die auf extreme Durchflüsse bei Rohrschäden anspricht. Schwerpunkt und markantes Funktionsmerkmal ist eine zeitabhängige Schließ- bzw. Absperrfolge bei eingeschränkten Leitungsschadenskriterien. Solcherart Leckageerkennungs- und Wasserstopstrategie erschließt nicht die vielfältigen möglichen Schadensformen mit seinen unterschiedlich gearteten Wasserverlusten. Auch ver hindert sie selbst bei Erkennung einer massiven Leckage wegen des systembedingt zwangsläufig verzögerten Absperrens nicht größeren Wasserausfluß und somit -Schaden.
4) GM 80 08 738 unterscheidet sich von vorstehenden GM im wesentlichen durch Ausführungsvari ationen eines weitgehend gleichen, zumindest sehr ähnlichen Grundkonzeptes. Vorstehend genannte Unzulänglichkeiten gelten auch hier.
5) DE 31 44 534 ist ebenfalls Haushaltswasser-Gesamtversorgungssträngen zugedacht, deren Über wachungs- und Absperrstrategie weitgehend nur von der Dauer eines Durchflusses an der Meßstelle bestimmt wird, wobei der Umfang der Ansprüche sich hauptsächlich auf diesbezügliche Ausführungs merkmale erstreckt. Auch hier sind die unter 3) angeführten Unzulänglichkeiten zutreffend.

Aufgabe und Zweck vorliegenden Erfindungsgedankens ist daher eine Einrichtung für obengenannten Zweck für die gesamte Haus- oder Wohnungswasserversorgungsanlage zu schaffen, die sowohl weitgehend alle Verbrauchsweisen berücksichtigt und die Auswirkungen verschiedenster Leitungs- bzw. Armaturen-Schadensarten und -Formen erfaßt, vor allen auch geringe, stetige Leckagen.

Die Lösung besteht in den in den Ausführungsbeispielen und Ansprüchen beschriebenen Ausfüh rungsmerkmalen mechanisch-hydraulischer Durchflußmesser und Absperreinrichtungen, sowie in der Anordnungs- und besonderer Einsatzweise moderner Sensoren und Microprozessoren mit besonderen Funktionsstrategien.

Leckwasser-Erfassungs- und Stopeinrichtung für den Haushalt Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine schematische Integration des Erfindungsgegenstandes in ein übliches Haushalts-Was serversorgungssystem mit der Zuführungsleitung (1), den Absperr-Haupthahn (2), den Wasser zähler (3) und den Kaltwasserverbraucherleitungen (11) und den Warmwasserverbraucherleitungen (12) mit einem dazwischen angeordneten Warmwasseraufbereiter (13). An einer zentralen Stelle im Netz zwischen Wasserzähler und dem Verteilersystem befindet sich eine Mengenmeßeinrichtung 4, beispielsweise in Form einer definierten Engstelle 5 (Drosselblende oder Absperrventil) mit davor und dahinter angeordneten Drucksensoren 7, 8, mittels denen über den durchflußmengenabhängigen Differenzdruck die Durchflußmenge ermittelt wird. Alternativ können solche Mengenmesser auch anders ausgebildet sein, z. B. als Flügel- oder Propellerrad, oder auf induktiv oder kapazitiv arbeitender Basis. In der Darstellung innerhalb, oder bei anderen kompakten Durchflußmengenmessern danach befindet sich im Versorgungsstrang ein Absperrorgan 5. Diesen im Wasserzuführstrang angeordneten Mengenmeß- und Absperrkomponenten 5, 6, 7, 8 ist eine elektronische Regeleinrichtung 10 zugeordnet, die sowohl die Durchflußmengenmeßdaten verarbeitet, als auch die Absperrkommandos gibt. Zusätzlich können weitere Meßeingänge angeordnet sein, z. B. für einen Feuchtigkeitssensor 16, der durch Leckagen verursachte Wandnässen erfaßt. Des weiteren kann er vorteilhafterweise Signalausgänge 17 aufweisen, über die Alarm- oder sonstige Signale an externe Stellen gegeben werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung des Erfindungsgegenstandes, bei dem die aktiven Komponenten der Durchflußmengenmesser 23 und das Absperrorgan 24, sowie eine zugeordnete elektronische Regel einrichtung 30 und ein Display 31 mit Ablese- und Bedienungseinrichtungen 32, 33, 34 in einem gemeinsamen Gehäuse 22 untergebracht bzw. zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Der Durch flußmengenzähler 23 ist so geartet, daß er dabei vorteilhafterweise die herkömmlichen Verbrauch zähleraufgaben übernimmt. Das Absperrorgan 24 ist als regelbare Drosselstelle ausgebildet. Im Warmwasserversorgungsstrang 28 befindet sich ein weiterer Durchflußmengenzähler 32, dessen Meßdaten ebenfalls von der Regeleinrichtung 30 verwertet werden.

Zur Erkennung von Leckagen und deren Unterscheidung von gewollten Wasserverbräuchen, sowie für die Art und Weise der Absperrkommandogabe besitzt die Regeleinrichtung 10, 30 Speicher und Rechnerfunktionen, die im wesentlichen auf folgenden Funktionsmerkmalen basieren:

a) Signal-, Alarm- und/oder Absperrkommandogabe bei Überschreiten eines vorbestimmten Wasseraustrittes; wobei dieser Level individuell, z. B. über Display 31 vorbestimmt (eingestellt) wird;
b) Speicherung von Verbrauchsgewohnheiten (Einprägung mengenmäßiger und zeitlich zusammen hängender Verbrauchsvorgänge) und Abwägung von Verbrauchsereignissen mit diesen "Normalwerten"; wobei Phasen solcher Referenzerfassungen individuell bestimmt werden können;
c) Einleitung von Absperrvorgängen bei Überschreitungen gegenüber den Referenzdaten gemäß b);
d) beim Vorliegen weniger eindeutiger Leckerkennungskriterien, oder bzw. und eng begrenzter Ansprechschwelle, oder bei spontaner Verbrauchszunahme, z. B. durch die gleichzeitige Inan spruchnahme mehrerer Duschen, wird zunächst der Absperrvorgang sanft und somit für den persönlichen Verursacher erkennbar eingeleitet, dann ganz ausgesetzt, wenn der Wasseraustritt an einer Verbrauchsstelle (manuell) verändert wird, wodurch einerseits die Reaktion der Einrichtung sensibel gehalten werden kann, andererseits subjektiv unangenehme Folgen, z. B. beim Duschen, vermieden werden können;
e) Absperrkommandogabe bei stetigem gleichmäßigem, auch geringem Verbrauch mit Program miermöglichkeiten für die Ansprechschwelle;
f) Wahl- und Programmiermöglichkeiten für eine vorherige Einleitung eines Hinweis- bzw. Warn signales, wonach erst nach Verstreichen einer Zeitphase eine Absperrung erfolgt, mit Einrichtungen zum Aussetzen des Absperrvorganges für dieses Leckagekriterium. Diese "entschärften" Funktionsbedingungen für das Absperren sind auch für Signalgaben durch den Feuchtigkeitsmelder 16, 29 sinnvoll und zu praktizieren. Dieser wird anstrebenswerterweise weitgehend parallel zu den Rohrsträngen im Mauerwerk, in Rohr- und Kabelschächten oder in Isoliermänteln untergebracht;
g) Durch die Anordnung eines weiteren, den Warmwasserverbrauch erfassenden Durchflußmen genzählers 32 und dessen Meßdatenverwertung im Regelgerät 30 wird eine weitere Beuteilungs möglichkeit zur Erkennung wahrer Leckagen geschaffen. Dies in dem bei weitgehend zeitgleicher Verbrauchszunahme von Kaltwasser (als Summenzählung) und Warmwasser (Einzelerfassung) mittels eines zweckentsprechenden Bewertungsmodus, der die Regeleinrichtung 10, 30 Ansprechschwelle für den Absperrvorgang erhöht, oder diese gar aussetzt;
h) Das Display 31 beinhaltet verschiedentlich Anzeigeeinrichtungen zur Offenbarung von insbesondere "heimlichen" Leckagen, wie z. B. Undichtheiten in WC-Spülkästen, die durch einen stetigen Verbrauch erfaßt, oder Leitungsschäden, die durch Feuchtigkeitssensoren 16, 19 aufgespürt werden. Bei letztem Kriterium ist es zweckmäßig, mehrere Versorgungskreise getrennt zu überwachen, wodurch eine Schadensstelle präziser geortet und offenbart werden kann. Eine Ausdrucksmöglichkeit bestünde z. B. darin, ein blinkendes Schriftbild in Erscheinung treten zu lassen: ACHTUNG LECKAGE AN X.

Die Regeleinrichtung 10, 11 besitzt Ausgänge 17, 35 für externe Signalgaben, z. B. für an zweck mäßigen, zugänglichen, bzw. von Bewohnern frequentierten Orten angebrachte akustische Signalgebern oder Anzeigedisplays, wobei letztere auch Steuer- bzw. Programmierfähigkeiten aufweisen.

Fig. 3 zeigt eine schematische Anordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erkennung und Verarbeitung von kleinen Leckagemengen.

In der Zuleitung 40 mit einem Hauptabsperrhahn 41 eines Hauswasserversorgungsnetzes ist nach dem Verzweigungspunkt 42 in einem den Hauptdurchflußmengen zugedachtem Pfad 43 nach einem Dif ferenzdruckventil 44 ein Durchflußmengenmesser 45 angeordnet, wonach die weiterführende Leitung im Verzweigungspunkt 46 über ein Drossel- und Absperrventil 47 mit seinem- von der elektronischen Regeleinrichtung 50 gesteuerten Stellelement 53 in die Haushaltsversorgungsleitung 48 führt. Durch flußmengenmesser 45 ist in diesem Beispiel einer Meßsystemgattung zugeordnet, die an geschlossenen Rohrsystemen mit einem definierten Querschnitt die Durchströmgeschwindigkeit zu erfassen vermag, wie sie z. B. nach dem Dopplerprinzip, oder auf Ultraschallbasis arbeitend, nach dem Stande der Technik bekannt sind. Die auf solcher Basis erfaßten Durchflußmengen werden an die elektronische Regeleinrichtung 50 gemeldet. Parallel zu diesem Meßpfad 43 befindet sich ein vom Verzweigungs punkt 42 ausgehender zweiter Durchfluß- und Meßpfad 49 zur Erfassung kleiner Durchflußmengen mit einem Filter 51 und dem auf gleicher Basis arbeitenden Durchflußmengenmesser 52, dessen Abflußseite über Verzweigungspunkt 46 ebenfalls wieder der Haushaltsversorgungsleitung 48 zugeführt wird. Der Durchflußquerschnitt dieser Meßstelle ist wesentlich kleiner gehalten, damit bei kleinen Durchflußmengen höhere Durchflußgeschwindigkeiten geschaffen und eine höhere Meßwerteauflösung erzielt wird. Somit können analog die unter vorstehenden Figuren beschriebenen Funktionen mit anderen Ausführungskonzeptionen erreicht werden, mit dem Vorteil, daß auch kleinste Durchflußmengen, wie sie z. B. bei tropfenden Wasserhähnen oder undichten Spülkastendichtungen vorliegen, erfaßt werden. Dazu stellt Differenzdruckventil 44 sicher, daß die kleinen Durchflußmengen ausschließlich durch die enge Meßstelle 52 fließen, wobei zur Vermeidung von deren Verstopfung ein Filter 51 angeordnet ist.

Fig. 4 zeigt eine modifizierte Ausführungsversion von Fig. 3. Hierbei sind die Durchflußmengenmesser - des besseren Auflösevermögens wegen unterschiedlich groß - als Ventil- bzw. Schwebekörperdurchflußmengenmesser ausgeführt. Im Pfad 43, der den großen Durchflußmengen zugedacht ist, befindet sich der Ventil- bzw. Schwebekörperdurchflußmengenmesser 54 mit seinem, beispielsweise auf induktiver Basis die Ventilkörperposition abtastenden Wegsensor 57, der seine durchflußmengenproportionalen Meßwerte an die elektronische Regeleinrichtung 50 weiterleitet. Mittels eines regelbaren, von der elektronischen Regeleinrichtung 50 gesteuerten Stell gliedes 56 kann dessen Durchfluß zum Zwecke anderweits beschriebener Funktionsstrategien gedrosselt oder ganz abgesperrt werden. Der Meß- und Flußpfad 49 für die Erfassung kleiner Durchflußmengen weist analog die erkennbar gleiche Komponente Ventil- bzw. Schwebekörperdurchflußmengenmesser 57, mit Wegsensor 58 und Stellelement 59 auf, mit gleichgearteten Funktionsverhalten. Hierbei liegt die Öffnungsschwelle auch im Normaleinsatz ohne Absperrstatus des in diesem Funktionsfalle als Dif ferenzdruckventil fungierenden großen Durchflußmengenmessers 54 über der des kleineren Durchflußmengenmessers 57.

Fig. 5 zeigt eine Schwebekörper-Durchflußmengenmeßeinrichtung mit einer Drossel- und -Ab sperreinrichtung, wobei zwei Durchflußmengenmesser ineinander angeordnet sind.

Im Gehäuse 60 befinden sich die alternativen Zuflußverschraubungen 61a und 61b für eine horizontale oder vertikale Wasserstrangführung; sie führen zu einem kegeligen Ventilsitz 62 eines Ventil- bzw. Schwebekörpers 63, der mittels eines Federelementes 64, welches sich an einem gehäusefesten Ring 65 abstützt, in seine Dicht- bzw. Arbeitsposition gedrückt wird. Das abfließende Wasser gelangt über die alternativen Abflußverschraubungen 66a und 66b in das Versorgungsnetz. Im Schwebekörper 63 ist ein weiterer kleiner Ventilsitz 67 eines weiteren kleinen Schwebekörpers 68 untergebracht, der durch ein angepaßtes schwächeres Federelement 69, welches sich an dem gehäusefesten Führungs- und Dichtring 70 abstützt, in seiner Schließ- bzw. Arbeitsstellung gehalten wird. Über die Verbindungsöffnungen 71 stehen die Abflußseiten der Ventilsitze 62, 67 mit dem Versorgungsnetz in Verbindung. Auf dem kleinen Ventil-Schwebekörper 68 ist ein als Anker fungierender Ring 72 angeordnet, der mit einem ihn umschließenden Spulenkörper 73 einen Wegsensor bildet. In den Führungs- und Dichtflansch 70 ragt ein Druckstück 74 einer Stellspindel 75 hinein, an der ein Zahnrad 76 angeordnet ist, und des weiteren ein Verstellhandrad 77 aufweist. Mit Zahnrad 76 steht ein weiteres Zahnrad 78 im Eingriff, welches über eine Rutschkupplung 79, z. B. in Form einer Wellfeder auf der Welle 80 einer Stellmotor-Getriebe kombination 81/82 sitzt. Im oberen Bereich dieser Einrichtung bildet die glockenförmige Ausbildung des Führungs- und Dichtflansches 70 einen Luftdom 85.

Funktion: Die Verstellspindel 75 nimmt in der Darstellung etwa eine Mittelposition ein. Mit ihr können durch Herabfahren - mittels Stellmotor 81, dessen Ansteuerung in ein elektronisches Steuer- und Regelmanagement eingebunden ist, oder für Sicherheitsfälle manuell von Hand mittels Handrad 77 bedient wird, beide Ventilsitze geschlossen, oder auch gedrosselt eingestellt werden. Bei kleinsten Wasserdurchsätzen wie z. B. Leckagen und Undichtheiten an Armaturen, senkt sich bei geschlossenen Ventilsitzen 62, 67 der hausseitige Wasserdruck kontinuierlich ab, bis das Druckgefälle (vorbestimmter Differenzdruck) zum Öffnen des kleinen Ventilsitzes 62 erreicht wird, wodurch sich der kleine Schwe bekörper 68 nach oben bewegt, wobei diese Bewegung vom Bewegungssensor 72/73 erfaßt wird. Während der vorhergegangenen Entspannungsphase hat sich die Luftblase im Luftdom 65 expandiert, so daß bei nun auf sie wieder einwirkenden höheren Druck diese wieder komprimiert wird, und die durch Leckagen abgeflossene Wassermenge wieder ergänzt wird. Somit erfaßt die Meßeinrichtung 72/73 in Impulsform in einer kurzen Zeiteinheit immer eine Meßgröße, die der Signalgabe von wesent lich mehr Wasser entspricht, als in gleicher Zeiteinheit als Leckwasser im Haus verlustig geht. Dadurch werden kleinste Verlustmengen durch ein deutliches, kräftiges "gut verarbeitbares" Meß signal erfaßt. Die zugeordnete elektronische Steuer- und Regeleinrichtung ist auf die Erkennung und Verarbeitung solcher periodisch auftretender Meßgrößen abgestimmt und eingerichtet. Bei größeren Durchsätzen durch gezielte Verbräuche oder größere Leckagen bei Rohrbrüchen und dgl. öffnet der große Ventilsitz 62. Die Öffnungsdrücke beider Ventilsitze 62, 67 sind aufeinander so abgestimmt, daß der das Öffnen bewirkende Differenzdruck des großen Ventilsitzes 62 höher liegt als der des kleineren Ventilsitzes 67, ferner, daß bei geöffnetem großen Ventilsitz 62 der kleinere Ventilsitz 67 wieder geschlossen ist oder wird. Um diese Funktionen zu bewirken, liegen z. B., folgende Ausführungen und Abstimmungen vor:
Die durch die Bohrung 85 bestimmte, vom Zuflußdruck beaufschlagte Stirnfläche des kleinen Ventil körpers 68 ist in einem vorbestimmten Maße kleiner als seine obere, vom abflußseitigen Druck beaufschlagte Stirnfläche. Das Kräftegleichgewicht dieses Ventilsitzes bestimmt somit einerseits die hydraulische Kraft unten am Ventilsitz und andererseits die hydraulische Kraft oben an der Stirnseite plus der Federkraft durch Federelement 69. Zum Öffnen dieses Ventilsitzes 67 bedarf es somit einer relativ großen Absenkung des abflußseitigen Druckes. Nach dem Öffnungsvorgang wird die gesamte untere Projektionsfläche mit dem Zuflußdruck beaufschlagt, wobei durch eine in seiner Wirkung vorbestimmt dosierte Drosselstrecke 86 Wasser auf die Abflußseite strömt, die Verlustmenge auffüllt und einen Druck, entsprechend des vorstehend beschriebenen aufbaut und somit wieder einen selbsttätig ablaufenden Schließvorgang bewirkt. Außer der Luftblase im Luftdom 65, der hier mehr demon strativem Charakter zuzuordnen ist, dürften "Weichheiten" im Leitungssystem noch stärker die angestrebte Pufferfunktion bewirken. Obwohl reines Wasser nicht kompressibel ist, werden Luftanteile im (meist irgend wie zusätzlich aufbereiteten) Trinkwasser eine gewisse Kompressibilität ermöglichen, sowie Luftblasen in Rohrkrümmern, Verschraubungen oder Armaturen, oder druckbeeinflußte Elastizitäten der Rohre selbst, eine gewisse "Druckspeicherwirkung" im Leitungsnetz selbst, ver ursachen. Analog zu vorstehendem Ablauf besitzt auch der Ventilsitz 62, dem die großen Durch flußmengen zugeordnet sind, ein hysteresisbehaftetes Öffnungs- und Schließverhalten. Dadurch wird bewirkt, daß sich sowohl die "Pufferwirkung", aufbauen kann, als auch während eines intensiven Durchfließens (bei gewollter Wasserentnahme) keine allzugroße Druckdifferenz (Staudruck) am Ventilsitz aufbaut. Während die Erfassung kleinster Leckagen durch das zugeordnete elektronische Steuergerät 50 mittels Erkennung und Auswertung pulsierender Meßsignale bewirkt wird, basiert die Mengenzählung bei großen Durchflüssen auf der Verarbeitung kontinuierlicher durchflußmengen proportionaler Auslenkungen des Sensorankers 72.

Claims

1. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt, bestehend aus mechanisch-elektrischen Komponenten zur Erfassung von Leckagen in oder an Leitungsrohren, Zapfstellen und Verbrauchern, mit Absperrelementen an den Verbraucher-Zuleitungen oder im zentralen Zuleitungsstrang, die bei Leckageerkennung die Zufuhr absperren, ausgestattet mit mindestens einer nachstehenden Komponente mit folgenden Konstruktions- oder Funktionsmerkmalen:

- Anordnung eines Durchflußmengenzählers (5/7/8, 23, 32, 45, 52, 55, 57, 58) im Zuleitungsstrang (1, 20, 40) mit elektronischer Meßwertausgabe;
- Anordnung eines zweiten, zur Erfassung besonders kleiner Leckagemengen abgestimmten Durchflußmengenzählers (52, 58);
- bei Anordnung eines besonders für die Erfassung kleiner Durchflußmengen bestimmten, bevorzugt aber nicht ausschließlich zweiten Durchflußmengenzählers ist zumindest in den Flußpfad (43) des für größere Durchflußmengen bestimmten Zählers (45) ein Differenzdruckventil (44) angebracht;
- das Absperrorgan (5, 24, 47, 54) ist kontinuierlich drosselbar ausgebildet;
- Anordnung einer microprozessorgesteuerten Regeleinrichtung zur Steuerung des Absperrelementes mit Funktionsmerkmalen derart, daß nach vorbestimmten und bzw. oder programmierbaren Algorithmen aus Sensormeldungen Leckagen erkannt, Drossel- oder Absperrvorgänge eingeleitet, sowie, nicht ausschließlich, Warn- und Hinweissignale ausgesendet werden, mit besonderen Selektierfähigkeiten zur Unterscheidung der Leckagen von gewollten Verbräuchen, wozu noch besondere, z. T. mehrfach angeordnete Sensoren zu dieser Erkennung in Anspruch genommen werden, die in einer Weise aneinander an- und zugeordnet sind und unter Inanspruchnahme und Verarbeitung von Meßwerten von in der Wasserversorgungseinrichtung angeordneten Sensoren, so, daß die Einrichtung mindestens zwei der nachstehenden Funktionsmerkmale aufweist:
- einen Absperrvorgang einleitet, bevorzugt durch kontinuierliches Drosseln, bei
- Überschreiten einer vorbestimmten Durchflußmenge;
- bei stetigem, auch kleinstem Durchsatz;
- bei Abweichung der Durchflußweise von einem auf adaptiven Wege gefundenen und gespeicherten Verbrauchsmusters des Haushaltes;
- bei dafür vorbestimmten Sensormeldungen;
- den Absperrvorgang unterbricht oder rückgängig macht bei:
- einer Veränderung des Ausflußwiderstandes an Verbrauchern, z. B. durch manuelles Verändern von Armatureinstellungen;
- bei weitgehend zeitgleichem Vorliegen eines in seinem Verbrauchscharakter ähnlichen, aber quantitativ unterschiedlichen niedrigeren Durchflusses im Warmwasserversorgungsnetz gegenüber dem Durchfluß im Hauptstrang,
- bei Vorliegen vorbestimmter Konstellationen,
- Informations- und Warnmeldungen akustischer und bzw. oder optischer Art aussendet bei:
- Leckageerkennungen vor oder bei eingeleiteten Absperrvorgängen,
- erkannten Leckagetendenzen mit Hinweisgabe auf mögliche Schäden oder Mängel an oder in der Hauswasserversorgungsanlage,
- bei Vorliegen vorbestimmter Kriterien und Tatbestände aus Sensormeldungen nicht direkt mit der Leckwasser-Erfassungs-Melde- und Stopfunktion zusammenhängender weiterer haushalts relevanter Überwachungseinrichtungen.

2. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Durchflußmenge erfassende Komponente ein Verbrauchsmengenzähler (23) ist mit zweckent sprechenden, von der elektronischen Regeleinrichtung verarbeitbaren Ausgangssignalen.

3. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Warmwasserleitungssystem (12a, b, c, 28a, b, c) mindestens ein weiterer, mit der Speicher-, Rechen-, und Steuereinrichtung (10, 30) verbundener Mengenmesser (13, 32) angeordnet ist.

4. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (5, 24, 47, 54, 57) so geartet ist, daß ein kontinuierlich veränderbarer Durchflußwiderstand einstellbar ist und ein zugeordnetes (Servo-) Stellelement (6, 53, 56, 59) aufweist, bevorzugt in Form eines Stellmotors oder eines Proportionalmagneten, welche von der elektronischen Regeleinrichtung (10, 30, 50) angesteuert werden.

5. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die Erfassung des Hauptdurchflusses, bzw. großer Durchflußmengen bestimmter Durchfluß mengenmessers (45, 54) ein weiterer Durchflußmengenmesser (52, 58), zweckentsprechend ausgebildet für die Erfassung sehr kleiner Durchflußmengen zugeordnet, oder in diesem integriert ist.

6. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere, aber nicht ausschließlich, bei Anordnung zweier Durchflußmengenmesser vor ihnen ein Differenzdruckventil (44) angeordnet, oder in ihnen integriert ist.

7. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie so geartet ist, daß bei kleinen Durchflußmengen der Durchfluß pulsierend erfolgt, wobei abflußseitig als Puffer (im Prinzip eines Druckspeichers) wirkende Einrichtungen (65) angeordnet sind.

8. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmengenmesser für die kleineren Durchflußmengen aus einem Ventil- bzw. Schwebe körper-Strömungsmesser besteht, wobei die durchflußmengenabhängige Position des Ventil- bzw. Schwebekörpers (57) auf elektromagnetischem bzw. induktivem, oder optischem Wege erfaßt wird.

9. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmengenmesser (23, 45, 52, 57, 58) auf einem nachstehender Funktionsprinzipien basiert:

- Dopplereffekt:
- auf Ultraschallbasis;
- nach dem kalorimetrischen Prinzip.

10. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmengenmeßeinrichtung aus zwei Ventil- bzw. Schwebekörper-Durchflußmengenmessern besteht, und die die kleinen Durchflüsse erfassende Meßeinheit (67, 72) im Ventil- bzw. Schwebe körper (63) der größeren Meßeinrichtung untergebracht ist.

11.Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, 7, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß
eine, einen zyklischen Durchsatz bewirkende Ventileinrichtung, deren Zuflußkanal (61a, b) mit der Haus-Zuflußleitung (40) und deren Abflußkanal (66a, b) mit der Haus- oder Haushaltsversorg ungssammelleitung (48) in Verbindung steht, eine Ventilkörper-(68 und Ventilsitz (67)-Ausbildung derart aufweist, daß bei geschlossenem Ventilsitz (67) in einem vorbestimmten Verhältnis nur ein Teil der der Zuflußseite zugerichteten Stirnfläche dieses Ventilkörpers (68), und bei geöffnetem Ventilsitz weitgehend seine volle Stirnfläche dem zuflußseitigen Druckniveau ausgesetzt ist, die andere (obere) volle Stirnseite des Ventilkörpers (68) immer dem Druckniveau der Haus-Sammelversorgungsleitung (48) ausgesetzt ist;
dem Ventilsitz (67) eine gedrosselte Verbindungsstrecke (86) zwischen den beiden Ventilseiten anschließt mit einer vorbestimmten, bzw. abgestimmten Drosselintensität;
ausgangsseitig des Ventilsitzes sich volumenkomprimierbare Einrichtungen befinden, nicht aus schließlich aber bevorzugt in Form eines Luftdomes (65);
auf den Ventilkörper (68) in Schließrichtung ein Federelement (69) einwirkt.

12. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zugeordnete elektronische Regeleinrichtung Erkennungs- und Verwertungsfähigkeiten besitzt für die unterschiedliche Bewertung der einerseits impulsförmig auftretenden Meßsignale, die sich aus dem Durchsatz des kleinen Ventilsitzes (67) ergeben, und andererseits aus analogen durchflußmengen proportionalen Wegsignalen des großen Ventiles (62) herleiten.

13. Leckwasser-Erfassungs, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Durchflußmengenzählern für die Erfassung kleiner Durchsätze, bevorzugt an solchen, die nach einem Funktionsprinzip arbeiten, bei denen an geschlossenen Rohrsystemen sie in der Wirkung durchdringende Meßelemente (32, 45, 51) angeordnet sind, im Bereich der Meßstrecke der Rohrquerschnitt im Ver hältnis zum übrigen Versorgungsnetz stark verkleinert ist, mindestens auf die Hälfte eines Mittelwertes dieser sonstigen Rohrleitungen.

14. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1 und beliebigen weiteren vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Regeleinrichtung Komponenten mindestens eines der nachstehenden Funktionsmerkmale aufweist:

- Erkennung und Speicherung von Sensorsignalen, insbesondere bei Durchflußmengenzählersignalgabe Unterscheidungs- und Verarbeitungsfähigkeiten sowohl für analoge und digitale Signale, als auch solche in Impulsform im Sinne Anspruch 7 und 19.
- adaptive Funktions- und Speicherfähigkeiten zur Erstellung und Speicherung eines Wasser-Ver brauchsmusters des Haushaltes;
- (Standart-)Leckageerkennung
- bei Überschreiten einer vorbestimmten spezifischen Durchflußmenge pro Zeiteinheit (mit adaptiv ablaufender oder manueller Aktualisierung der Ansprechschwelle);
- bei stetigem, auch geringem Verbrauch;
- bei Abweichung der Durchflußweise von einem gespeicherten üblichen Verbrauchsmuster
- Einleitung eines Absperrvorganges bei Leckageerkennung; vorbestimm- oder programmierbar, ob abrupt oder kontinuierlich drosselnd ablaufend;
- Unterbrechung, bzw. Aussetzen des Stopvorganges
- bei manuellem Verändern einer Ausflußintensität an Armaturen bzw. beliebigen Verbrauchsstellen, somit durch manuelles Verändern der Durchflußmenge;
- bei analogen, bzw. ähnlichen, in zeitlichem Zusammenhang stehenden aber nicht quantitätsgleichen Durchsatzformen im Warmwasserversorgungssystem,
- beim Vorliegen bzw. Eintreten von vorbestimmten Betriebs- und Randbedingungen;
- Signal- oder Hinweisgabe an optische oder akustische Offenbarungseinrichtungen wie Display's, Bildschirme, Hupen u. dgl. über vorbestimmte Kennwertarten, Betriebsbedingung und Zustände, Schadensmeldungen und -Hinweise wie z. B.
- über wahrscheinliche Möglichkeit einer Toiletten-Spülkasten-Undichtheit,
- über wahrscheinliche Möglichkeit eines (regional eingegrenzten) Rohrschadens;
- Einbeziehung und Verarbeitung weiterer, nicht direkt mit der Leckwasser-Erfassungs-Melde- und Stopfunktion zusammenhängender anderer haushaltsrelevanter Meß- und Kennwerte.

15. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, und beliebig weiterer vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Komponenten wie Durchflußmengenmesser, Absperrelement mit Absperrbetätigungselement, sowie aber nicht ausschließlich die elektronische Speicher-, Rechen-, und Regeleinrichtung zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

16. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, und beliebig weiterer vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Baueinheit mit einer adapterhaften Anschlußmöglichkeit mit einer Kanalführung derart versehen ist, daß sie an Stelle des Oberteiles eines herkömmlichen Absperrhahnes in das rohrnetzfeste Unterteil des Absperrhahnes eingesetzt werden kann.

17. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß sie, zumindest eines ihrer Komponenten, wie Durchflußmengenmesser, Absperreinrichtung oder die elektr. Speicher-, Rechen- und Regeleinrichtung mit bekannten Einrichtungen von Hauswasserver sorgungsanlagen, wie z. B. einer Druckmindereinrichtung, einem Filter, einer Wasserenthärtungs- bzw. Entkalkungseinrichtung, oder mit Kombinationen solcher, zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist.

18. Leckwasser-Erfassungs, -Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ihr, oder sie eine oder mehrere externe Anzeigeeinrichtungen aufweist, oder solche beliebig wirkende Anzeige- oder Signaleinrichtungen in ihr integriert sind, die als Leitstation fungieren und so geartet sind, daß Zustände an der Hauswasserversorgungsanlage offenbart, Funktionsprozesse gesteuert, Gefahrensituationen signalisiert, sowie die elektronische Speicher-, Rechner-, und Regelkomponente programmiert werden kann, welche wiederum daselbst oder in anderen Komponenten integriert, oder separat ausgeführt ist.

19. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für de,n Haushalt nach Anspruch 1, und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die ihr zugeordnete Leitstation noch weitere, der Haushaltsführung dienende Funktionen ausführt, insbe sondere Überwachungs- und Warnfunktionen, z. B. für Rauch, Feuer, Wasser, Frost, Türensicher ungen, Bewegungsüberwachungen u. dgl.

20. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die ihr zugeordnete Leitstation über ein Feldbussystem, bevorzugt ein serielles, mit den einzelnen Sensoren und Aktoren der Einrichtungen bzw. Anlagen verbunden ist.

21. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenfluß zwischen der Leitstation und den Sensoren und Aktoren über das Stromversorgungs netz erfolgt.

22. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die ihr zugeordnete Leitstation einen Bildschirm oder ein Display aufweist.

23. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung von Leitungsleckagen Nässemelder als klebestreifenähnliche, mit Klebemitteln behaftete, auf die installierten Wasserleitungen aufklebbare Flachkabel mit feuchtigkeitsabhängigen Isolations verhalten ausgeführt sind, die des weiteren Leitfähigkeiten zum Datentransfer weiterer damit verbundener Sensoren aufweisen.

24. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß

- diese Nässemelder (29) auf verschiedenen räumlich verstreuten Wasserleitungen (11a, b, c, 12a, b, c, 26a, b, c, 28a, b, c) angebracht sind und mit der elektronischen Regeleinrichtung (30) in Verbindung stehen,
- diese elektronische Regeleinrichtung (30) ein Funktionsverhalten derart aufweist, daß bei solcherart einer Leckageerkennung eine räumlich definierte Schadensmeldung erfolgt.

25. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß den Wasserleitungsrohren zugeordnete Nässemelder (29) in Form von Kabel mit nässeempfindlicher Isolation, sowie auch weitere, der Datenübertragung dienende Mittel, in Rohr-Isolierschalen, bevorzugt ausgeführt als gebrauchsfertiges Handelsprodukt, integriert sind.

26. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Offenbarung von Melde- und Warnsignalen, sowie zur Programmierung ihrer Funktionsabläufe in die Einrichtung ein PC oder ein TV-Gerät einbezogen ist.

27. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, 26 und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß

- zu Treiberzwecken für den PC oder das TV-Gerät eine zweckentsprechende Software, z. B. auf einer Diskette oder CD-Rom zugeordnet ist;
- bei Inanspruchnahme eines TV-Gerätes diesem ein zweckentsprechendes Modem zur Aufnahme der Treibersoftware zugeordnet ist und vorgeschaltet wird;
- TV-Geräte für diese und bzw. ähnliche Zwecke entsprechende Elektronik- bzw. Speicherkomponenten aufweisen zum Einladen solcher Software;
- TV-Geräte bereits mit solcher Treiber-Software geladen sind.
- Elektronische Ausgestaltung des Fernsehgerätes und die diesbezügliche Software sind so ausgestaltet und aufeinander abgestimmt, einschließlich zugehöriger Fernbedienungseinrichtungen, daß die Dialog vorgänge und sonstige Eingaben über die Fernbedienungsgeräte abgewickelt werden.

28. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, 27 und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibersoftware sowohl für eigene elektronische Komponenten (10, 30, 31, 50, 60), als auch für externe Offenbarungseinrichtungen wie PC oder TV-Gerät

- Dialogfunktionen beinhaltet;
- Befehlsstrukturen derart aufweist,
- daß beim Vorliegen weniger brisanter Gefahrensituationen, z. B. bei sich erst anbahnenden Leckagesymptomen oder leichten Nässemeldungen solche Offenbarungen auf optisch visuell erkennbarer Basis im Rahmen einer anderweitigen Benutzerphase (PC-Aktivitäten oder Fernsehen) eingeblendet werden, oder zu einer vorbestimmten Zeit routinemäßig ein Zustandsbericht präsentiert wird;
- beim Vorliegen akuter Gefahrensituationen zu beliebiger Zeit optische Meldungen bevorzugt mit einer akustischen Signalgabe erfolgen.

29. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1, 27, 28 und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die dieser Einrichtung zugeordnete Treibersoftware auf Datenträgern anderer handelsüblicher PC-Soft ware enthalten ist.

30. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1 und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsprinzip zwischen den einzelnen Terminals der Einrichtung z. B. zwischen Sensoren (6, 8, 16) und der Speicher- und Rechnerkomponente (2) auf drahtlose Weise, z. B. Funk- oder Infrarotbasis erfolgt.

31. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1 und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Einrichtung einbezogenen Sensoren und Aktoren mit einem LON-Cip (Lokal Operating Network) zum Datentransfer über "intelligente Netze" ausgestattet sind.

32. Leckwasser-Erfassungs-, Melde- und Stopeinrichtung für den Haushalt nach Anspruch 1 und beliebigen anderen vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere ihrer Komponenten, insbesondere der Anzeige oder der Signalgabe dienende, in anderen Haushaltsgeräten oder -Einrichtungen, wie z. B. Herd- oder Spülmaschinenbedienungsfronten, integriert sind.